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Peter Fischer-Stabel | Klaus-Uwe Gollmer

Informatik für Ingenieure

Fit für das Internet der Dinge

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EAN/ISBN
9783838546452
1. 2016

Details

Das Buch vermittelt, nach einer kurzen Einführung in die allgemeinen Grundlagen, das Basiswissen Informatik zu Hard- und Software, Netzwerken und Programmierung. Besonderheiten sind die grafischen Darstellungen und ein Praxiskapitel mit eigenem Mini-Rechnersystem (Programmierung in der Programmiersprache C).
Ein besonderes Kapitel widmet sich einem spannenden Zukunftsthema: Anhand eines Anwendungsbeispiels in Form eines internetfähigen Messdatenerfassungssystems ermöglichen die Autoren einen praktischen Einstieg in das Internet der Dinge.

Als Begleitung einer Informatikvorlesung der ersten Semester eines ingenieurwissenschaftlichen Studiums bestens geeignet.
  • Peter Fischer-Stabel / Klaus-Uwe Gollmer: Informatik für Ingenieure. Fit für das Internet der Dinge3
  • Impressum4
  • Vorwort5
  • Hinweise zum Buch7
  • Inhalt9
  • Abbildungsverzeichnis15
  • Tabellenverzeichnis19
  • 1 Grundlagen21
  • 1.1 Informatik21
  • 1.1.1 Was ist Informatik?21
  • 1.1.2 Wozu Informatik-Kenntnisse?22
  • 1.1.3 Aufgaben der Informatik23
  • 1.1.4 Meilensteine der Datenverarbeitung24
  • 1.1.5 Gebiete der Informatik26
  • 1.2 Grundbegriffe der Informationstechnologie29
  • 1.2.1 Grundbegriffe29
  • 1.2.2 EVA-Grundprinzip der Datenverarbeitung31
  • 1.2.3 Informationsdarstellung32
  • 1.2.4 Logische Grundfunktionen43
  • 1.3 Literatur46
  • 2 Hardware47
  • 2.1 Grundelemente eines Rechnersystems47
  • 2.2 Elektrotechnische Grundlagen51
  • 2.2.1 Strom, Spannung und elektrische Leistung52
  • 2.2.2 Einfache Bauelemente und ihre Verknüpfung54
  • 2.3 Digitaltechnik61
  • 2.3.1 Schaltnetze63
  • 2.3.2 Schaltwerke70
  • 2.4 Rechnerarchitektur82
  • 2.4.1 Abarbeitung eines Maschinenbefehls83
  • 2.4.2 Zugriff auf Ein-/Ausgabebausteine86
  • 2.4.3 Cache88
  • 2.4.4 Leistungsbewertung90
  • 2.4.5 Befehlspipeline92
  • 2.4.6 Befehlssatzarchitekturen94
  • 2.4.7 Multithreading-Architektur95
  • 2.4.8 Rechnerklassifikation nach Flynn97
  • 2.5 Interfacetechnik Eingebetteter Systeme99
  • 2.5.1 Ein- und Ausgabe digitaler Signale100
  • 2.5.2 Analoge Ausgänge (Digital-Analog-Wandlung)102
  • 2.5.3 Analoge Eingänge (Analog-Digital-Wandlung)104
  • 2.5.4 Serielle Schnittstellen108
  • 2.6 Literatur113
  • 3 Software115
  • 3.1 Klassifikation von Software115
  • 3.2 Anwendungssoftware für Ingenieure118
  • 3.3 Betriebssysteme120
  • 3.3.1 Grundlagen120
  • 3.3.2 Betriebsmittelverwaltung125
  • 3.3.3 Marktgängige Betriebssysteme129
  • 3.3.4 Virtuelle Maschinen (VM)129
  • 3.4 Software Engineering131
  • 3.4.1 Klassisches Phasenmodell (Wasserfallmodell)131
  • 3.4.2 Spiralmodell132
  • 3.4.3 Anforderungsspezifikation (Lastenheft)133
  • 3.4.4 Pflichtenheft (Sollkonzept)134
  • 3.4.5 Software-Qualität135
  • 3.5 Literatur137
  • 4 Algorithmen139
  • 4.1 Eigenschaften von Algorithmen140
  • 4.2 Vom Problem zum Programm141
  • 4.2.1 Exkurs: Komplexität von Algorithmen145
  • 4.3 Beschreibung von Algorithmen148
  • 4.3.1 Umgangssprachliche (textuelle) Beschreibung148
  • 4.3.2 Graphische Beschreibungsformen149
  • 4.3.3 Beschreibung in einer Programmiersprache153
  • 4.4 Programmiersprachen154
  • 4.4.1 Grundelemente von Programmiersprachen156
  • 4.4.2 Syntax und Semantik158
  • 4.4.3 Strukturierte Programmierung159
  • 4.4.4 Objektorientierte Programmierung161
  • 4.5 Literatur161
  • 5 Grundlagen der Programmierung163
  • 5.1 Die Arduino-Plattform165
  • 5.1.1 Enwicklungsumgebung166
  • 5.1.2 Arduino UNO und kompatible Boards168
  • 5.1.3 NodeMCU Board169
  • 5.2 Grundlagen der C-Programmierung170
  • 5.2.1 Ein erstes Arduino Programm172
  • 5.2.2 Ausgabe mit printf177
  • 5.2.3 Wiederholungsschleifen (for, while)180
  • 5.2.4 Fallunterscheidungen (if … else)187
  • 5.2.5 Mehrfach-Fallunterscheidungen (switch)188
  • 5.2.6 Elementare Datentypen und Ausdrücke189
  • 5.2.7 Mathematische Standardfunktionen194
  • 5.2.8 Modularisierung (Funktionen)195
  • 5.2.9 Lebensdauer und Geltungsbereich203
  • 5.2.10 Rekursion205
  • 5.2.11 Höhere Datenstrukturen208
  • 5.3 Interfacetechnik: Arduino-Befehle216
  • 5.3.1 Digital I/O218
  • 5.3.2 Analog I/O219
  • 5.3.3 Serielle Protokolle221
  • 5.4 Literatur223
  • 6 Rechnernetze225
  • 6.1 Netzwerktopologie226
  • 6.2 Netzwerkprotokolle228
  • 6.2.1 Das OSI-Referenzmodell228
  • 6.2.2 Das TCP/IP-Referenzmodell230
  • 6.2.3 Feldbusprotokolle237
  • 6.3 Drahtlosnetzwerke241
  • 6.3.1 Wireless Personal Area Network (WPAN)242
  • 6.3.2 Wireless Local Area Network (WLAN)243
  • 6.3.3 Wireless Wide Area Network (WWAN)245
  • 6.4 Literatur246
  • 7 Internet247
  • 7.1 Grundlagen247
  • 7.2 Web-Technologien248
  • 7.2.1 URL: Uniform Resource Locator248
  • 7.2.2 HTML und XML251
  • 7.2.3 Skriptsprachen und CGI-Programmierung254
  • 7.3 Dienste und Anwendungen im Internet255
  • 7.3.1 World Wide Web (WWW)255
  • 7.3.2 eMail-Dienste259
  • 7.3.3 Weitere Internetdienste260
  • 7.4 Literatur261
  • 8 Information Retrieval263
  • 8.1 Einführung263
  • 8.2 Internet-Suchmaschinen265
  • 8.2.1 Potential webbasierter Informationssysteme265
  • 8.2.2 Suchmaschinen265
  • 8.2.3 Bildersuchmaschinen271
  • 8.2.4 Deep Web271
  • 8.2.5 Bewertung von Internetressourcen272
  • 8.3 Digitale Bibliothek und Fachdatenbanken273
  • 8.3.1 Kataloge273
  • 8.3.2 Fachdatenbanken274
  • 8.4 Web2.0-Werkzeuge274
  • 8.4.1 Social Bookmarking274
  • 8.4.2 Plattformen für Videos und Präsentationen275
  • 8.4.3 MindMapping277
  • 8.4.4 Allgemeine Kriterien277
  • 8.4.5 Quellen für Informatiker und Ingenieure278
  • 8.4.6 Maschinenlesbare Datenquellen279
  • 8.5 Literatur280
  • 9 IT-Sicherheit281
  • 9.1 Einführung IT-Sicherheit281
  • 9.1.1 Grundlagen281
  • 9.1.2 Datenschutz personenbezogener Daten284
  • 9.2 Gefährdungsklassen / Schutzmaßnahmen285
  • 9.2.1 Gefährdungsklassen IT-Sicherheit285
  • 9.2.2 Schutzmaßnahmen287
  • 9.3 Erstellung eines IT-Sicherheitskonzeptes288
  • 9.4 IT-Sicherheit und Datenschutz im Home Office290
  • 9.4.1 Allgemeine Regeln290
  • 9.4.2 HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure)292
  • 9.4.3 Vermeidung von Datenspuren293
  • 9.4.4 Smartphone und Sensory Malware297
  • 9.5 Literatur298
  • 10 Anwendung: Internet der Dinge299
  • 10.1 Messdatenerfassung299
  • 10.1.1 Sensorik und Kalibrierung299
  • 10.1.2 Datenmodell301
  • 10.1.3 Programmtechnische Umsetzung303
  • 10.2 Machine to Machine Kommunikation (M2M)305
  • 10.3 Web-Server307
  • 10.3.1 Server-Homepage307
  • 10.3.2 WLAN Zugang (Access-Point Modus)309
  • 10.4 Thingspeak Web-Client311
  • 10.4.1 Internet Zugang WLAN (Station Mode)314
  • 10.4.2 Sichere Verbindung mit HTTPS-Protokoll315
  • 10.4.3 Reaktionen: Tweets auslösen316
  • 10.5 Zugriff auf aktuelle Wetterdaten317
  • Index321